[发明专利]一种基于接收信号强度的导频污染攻击检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于接收信号强度的导频污染攻击检测方法和系统，属于通信领域。包括以下步骤：设定虚警概率并计算基站上行训练阶段相对应的接收信号强度检测阈值；基站根据上行训练阶段的接收信号计算接收信号强度；判断接收信号强度与历史统计值的差值是否大于接收信号强度检测阈值，如果大于阈值，判断当前的接收信号中存在导频污染攻击；否则，认为当前的接收信号中不存在导频污染攻击。本发明能够解决物理层安全中导频污染攻击检测的问题，克服了现有检测方案中需要修改导频结构带来的实用性低的问题。并且本发明可以直接应用到现有的通信标准中。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种基于接收信号强度的导频污染攻击检测方法和系统。

背景技术

随着第五代移动通信技术的商业化，无线网络技术由此可以作为许多新兴服务的基础，如智能交通系统、智慧城市等。然而，无线网络技术在带来便利的同时，也存在许多安全问题。由于无线介质的共享特性，任何接收机将捕获其覆盖区域内的无线信号，无线传输由此容易受到外部窃听或干扰，从而严重威胁无线网络中信息的安全。物理层安全技术可以在不使用密钥协议的情况下实现安全通信，近年来受到了广泛关注。

导频污染攻击作为一种危害较大的物理层主动窃听方式，使物理层安全面临新的挑战。由于传输协议、帧结构和导频序列集是公开的，窃听者根据历史观测结果，可以发送与合法用户相同的导频序列来影响基站的信道估计过程，导致基站在上行训练阶段获取合法用户的信道状态信息出现偏差，迫使基站在随后的下行数据传输阶段中使用的预编码器隐式地向窃听者形成波束，从而增加窃听者的接收信号功率。这不仅阻碍了合法通信双方的可靠通信，更严重的是会导致信息泄露。为了及时响应和处理导频污染攻击，需要在合法通信的导频训练阶段检测导频污染攻击是否存在。现有导频污染攻击检测方案中一部分方法局限于近似视距传输下的信道角度域特征，一部分方法需要合法通信双方之间多次信息反馈，更多的方案则需要修改导频结构，缺乏实用性。因此，提出无需修改导频结构的导频污染攻击检测方法对抵抗导频污染攻击具有重要意义。

发明内容

针对相关技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于接收信号强度的导频污染攻击检测方法和系统，在不修改现有通信协议和导频结构的前提下，利用接收信号强度的空间相关性实现导频污染攻击的检测，旨在解决现有技术中需要修改导频结构的攻击检测方法实用性低的问题。

为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种基于接收信号强度的导频污染攻击检测方法，包括以下步骤：

获取基站上行训练阶段相对应的接收信号强度检测阈值ΔRSS_th；

根据上行训练阶段的接收信号得到接收信号强度；

获得所述接收信号强度与历史统计值的差值ΔRSS，通过比较所述差值ΔRSS与所述接收信号强度检测阈值ΔRSS_th，判断当前的接收信号中是否存在导频污染攻击。

进一步地，所述获取基站上行训练阶段相对应的接收信号强度检测阈值ΔRSS_th包括：

设定根据接收信号强度判断存在导频污染攻击的虚警概率P_F；

根据虚警概率获取基站上行训练阶段相对应的接收信号强度检测阈值ΔRSS_th。

进一步地，所述根据虚警概率获取基站上行训练阶段相对应的接收信号强度检测阈值ΔRSS_th，虚警概率P_F与接收信号强度检测阈值ΔRSS_th之间的关系为：

ΔRSS_th＝σ_s·Q^-1(P_F)

其中，σ_s表示阴影衰落的标准差，Q^-1(·)表示标准正态分布的右尾函数Q(·)的反函数。